KR101431502B1

KR101431502B1 - 착색 조성물 및 그것을 사용한 컬러필터

Info

Publication number: KR101431502B1
Application number: KR1020097026043A
Authority: KR
Inventors: 료 요코테; 히로후미 니이; 히사시 요시하라; 아츠시 니시다; 히데사토 하기와라
Original assignee: 토요잉크Sc홀딩스주식회사; 도판 인사츠 가부시키가이샤
Priority date: 2007-07-20
Filing date: 2008-07-16
Publication date: 2014-08-20
Also published as: WO2009014044A1; CN101743514A; JP2009025634A; TW200912396A; CN101743514B; JP5075510B2; KR20100039279A; TWI432797B

Abstract

착색 조성물은 에틸렌성 불포화 이중결합을 가지는 중합성 모노머, 에틸렌성 불포화 이중결합을 가지는 투명 수지, 착색료 및 유기 용제를 함유한다. 중합성 모노머의 이중결합 당량(M_DC)에 대한 중합성 모노머의 용해도 파라미터(M_SP)의 비(M_SP/M_DC)는 0.10 이하이며, 투명 수지의 이중결합 당량(P_DC)에 대한 투명 수지의 용해도 파라미터(P_SP)의 비(P_SP/P_DC)는 0.012 이상이다. 중합성 모노머는 투명 수지의 중량의 30~150%의 양으로 함유되어 있다. 컬러필터는 기판 상에 상기 착색 조성물로부터 형성된 필터 세그먼트를 구비한다.

착색 조성물, 컬러필터, 투명 수지, 필터 세그먼트, 모니터, 액정표시장치.

Description

착색 조성물 및 그것을 사용한 컬러필터{COLOR COMPOSITION AND COLOR FILTER USING THE SAME}

본 발명은 컬러액정표시장치, 컬러촬상관소자 등을 구성하는 컬러필터의 제조에 적합하게 사용되는 착색 조성물 및 컬러필터에 관한 것이다.

최근, 텔레비전 모니터 용도, PC 모니터 용도, 모바일 용도 등에 액정표시장치가 응용되고 있다. 액정표시장치에 사용되는 컬러필터에 대해서는 색재현성 향상을 위해, 명도, 색순도 등에 대한 요구 레벨이 높아지고 있다. 또 액정표시장치는 장기간 사용되는 점에서, 컬러필터에 대해서는 내열성이나 내광성 등 내성에 관한 품질면에 대한 요구도 강하다. 또한 컬러필터의 제조에 사용되는 착색 조성물로 대해서도 각 색 필터 세그먼트를 형성할 때의 도포 균일성, 감도, 현상성, 패턴 형상에 대한 요구 레벨이 높아지고 있다. 이들 요구에 대응하기 위해서 착색 조성물 중의 안료 등의 착색료의 농도를 높이고, 대응하여 광경화성 수지나 모노머의 성분 농도를 저하시키는 것이 행해지고 있다.

또 액정표시장치의 계속 증가하는 수요에 대응하기 위해서, 컬러필터의 제조에서는 공정의 간소화에 의한 생산 시간의 단축도 행해지고 있다.

그러나 착색 조성물 중의 착색료의 농도를 늘려 광경화성 성분을 줄이는 것 이나, 컬러필터의 제조 공정의 간소화를 위해서 자외선 조사 시간을 단축하는 것은 경화 불량의 착색 도막을 초래한다. 여기서 경화 불량의 착색 도막은 경화되어야 할 개소에 있어서 충분히 경화되어 있는 부분과, 경화가 충분하지 않은 부분이 혼재하고 있는 착색 도막을 가리킨다. 경화 불량 착색 도막을 알칼리 현상함으로써 충분히 경화되어 있는 부분과 경화가 충분하지 않은 부분에서 색차가 생긴다.

본 발명자들은 상기 색차가 생겨 버리는 문제를 종래 기술에 의해 해결하고자 시도했다.

우선, 일본 특허 공개 2005-099488호 공보에 개시되어 있는 고감도의 광중합 개시제를 함유하는 감광성 착색 조성물을 사용하고, 적은 광경화 성분과 적은 자외선 조사량으로도 도막의 경화 불량을 해결할 수 있는지를 검토했다. 그러나 고감도의 광중합 개시제를 사용하고 그 함유량을 늘려도 경화하는 광경화 성분의 양은 한정되어 있기 때문에 경화 포화가 되어, 경화 불량에 기인하는 색차가 없는 경화 도막이 되지는 않았다.

다음에 일본 특허 공개 2002-318453호 공보에 개시되어 있는 다관능 (메타)아크릴 모노머로 이루어지는 A성분과, 특정의 환상 탄화수소를 포함하는 구성 단위를 가지는 폴리머로 이루어지는 B성분과, 단관능 모노머로 이루어지는 C성분과, 광중합 개시제 및 광증감제의 적어도 일방으로 이루어지는 D성분을 특정의 비율로 포함하는 알칼리 내성이 있는 감광성 조성물에 대해서도 검토했다. 그러나 이 감광성 조성물에 포함되는 폴리머로 이루어지는 B성분은 자외선 조사에 의해 경화되지 않기 때문에 알칼리 현상으로 도막 박리가 발생하고, 반대로 큰 색차가 생겼다.

그래서 본 발명은 자외선에 의한 경화성이 높은 착색 조성물 및 경화 불량에 기인하는 색차가 확인되지 않는 필터 세그먼트를 구비하는 컬러필터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 하나의 측면에 의하면, 에틸렌성 불포화 이중결합을 가지는 중합성 모노머, 에틸렌성 불포화 이중결합을 가지는 투명 수지, 착색료 및 유기 용제를 함유하는 착색 조성물로서, 상기 중합성 모노머의 이중결합 당량(M_DC)에 대한 상기 중합성 모노머의 용해도 파라미터(M_SP)의 비(M_SP/M_DC)가 0.10 이하이며, 상기 투명 수지의 이중결합 당량(P_DC)에 대한 상기 투명 수지의 용해도 파라미터(P_SP)의 비(P_SP/P_DC)가 0.012 이상이며, 상기 중합성 모노머가 상기 투명 수지의 중량의 30~150%의 양으로 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 착색 조성물이 제공된다.

또 본 발명의 다른 측면에 의하면, 기판 상에 본 발명의 착색 조성물로부터 형성된 필터 세그먼트를 구비하는 컬러필터가 제공된다.

(발명을 실시하기 위한 최선의 형태)

우선, 본 발명의 착색 조성물에 대해서 구체적으로 설명한다.

본 발명의 착색 조성물은 에틸렌성 불포화 이중결합을 가지는 중합성 모노머(이하, 중합성 모노머라고 함), 에틸렌성 불포화 이중결합을 가지는 투명 수지, 착색료 및 유기 용제를 함유한다.

그리고 본 발명의 착색 조성물에 있어서, 중합성 모노머의 이중결합 당량(M_DC)에 대한 중합성 모노머의 용해도 파라미터(M_SP)의 비(M_SP/M_DC)는 0.10 이하이며, 투명 수지의 이중결합 당량(P_DC)에 대한 투명 수지의 용해도 파라미터(P_SP)의 비(P_SP/P_DC)는 0.012 이상이며, 그리고 중합성 모노머는 투명 수지의 중량의 30~150%의 비율로 존재한다.

본 발명에 있어서의 중합성 모노머의 용해도 파라미터(M_SP)는 「폴리머·엔지니어링·앤드·사이언스(Polymer Eng. & Sci.)」 제14권, 제2호(1974), P.148~P.154에 기재되어 있는 Fedors의 식, 즉 하기 식 (1)에 의해 산출된다.

식 (1) : M_SP=(ΣΔe_i/ΣΔv_i)^1/2

식(1)에 있어서, Δe_i는 원자 또는 기에 귀속하는 25℃에서의 증발 에너지, Δv_i는 원자 또는 기의 25℃에서의 몰 체적이다.

식(1) 중의 Δe_i 및 Δv_i는 분자 중의 i개의 원자 및 기에 주어진 일정한 수치이다. 표 1에 원자 또는 기에 대해서 주어진 Δe 및 Δv의 수치의 대표예를 나타낸다.

예를 들어 하기 화학식 1에서 나타내는 2-히드록시에틸아크릴레이트의 용해도 파라미터는 이하와 같이 계산된다.

즉, 2-히드록시에틸아크릴레이트는 =CH₂를 1개, -CH=를 1개, -COO-를 1개, -CH₂-를 2개, -OH(C 인접)를 1개 포함하므로 그 ΣΔe_i는 1030+1030+4300+1180×2+5220=13940(cal/mol)이 된다. 또 ΣΔv_i는 28.5+13.5+18+16.1×2+13=105.2(cm³/mol)이 된다. 따라서 2-히드록시에틸아크릴레이트의 용해도 파라미터(M_SP)는 (ΣΔe_i/ΣΔv_i)^1/2=11.5(cal/cm³)가 된다.

또한 2종류 이상의 중합성 모노머의 혼합물의 용해도 파라미터는 하기 식 :

M_SPmix=a_M1M_SPM1+a_M2M_SPM2+a_M3M_SPM3+…+a_MnM_SPMn

에 의해 산출된다.

여기서,

M_SPmix는 중합성 모노머의 혼합물의 용해도 파라미터이며,

M_SPM1은 중합성 모노머 1의 용해도 파라미터이며,

M_SPM2는 중합성 모노머 2의 용해도 파라미터이며,

M_SPM3은 중합성 모노머 3의 용해도 파라미터이며,

…

M_SPMn은 중합성 모노머 n의 용해도 파라미터이며,

a_M1은 중합성 모노머의 혼합물 중의 중합성 모노머 1의 중량 분율이며,

a_M2는 중합성 모노머의 혼합물 중의 중합성 모노머 2의 중량 분율이며,

a_M3은 중합성 모노머의 혼합물 중의 중합성 모노머 3의 중량 분율이며,

…

a_Mn은 중합성 모노머의 혼합물 중의 중합성 모노머 n의 중량 분율이다.

또 중합성 모노머의 이중결합 당량은 하기 식 :

<중합성 모노머의 이중결합 당량> = <중합성 모노머의 분자량>/<중합성 모노머 1분자 중의 이중결합의 수>

에 의해 산출되는 것이며, 중합성 모노머 1분자 중에 포함되는 이중결합량의 척도가 된다. 동일한 분자량의 화합물이면 이중결합 당량의 수치가 작을수록 이중결합의 양이 많다.

또 2종류 이상의 중합성 모노머의 혼합물의 이중결합 당량은 하기 식 :

M_DCmix=a_M1M_DCM1+a_M2M_DCM2+a_M3M_DCM3+…+a_MnM_DCMn

에 의해 산출된다.

여기서,

M_DCmix는 중합성 모노머의 혼합물의 이중결합 당량이며,

M_DCM1은 중합성 모노머 1의 이중결합 당량이며,

M_DCM2는 중합성 모노머 2의 이중결합 당량이며,

M_DCM3은 중합성 모노머 3의 이중결합 당량이며,

…

M_DCMn은 중합성 모노머 n의 이중결합 당량이며,

…

중합성 모노머의 이중결합 당량(M_DC)에 대한 중합성 모노머의 용해도 파라미터(M_SP)의 비(M_SP/M_DC)가 0.1보다 커지는 경우에는 자외선 조사에 의해 도막 표면의 경화가 진행되고, 경화 도막에 크랙 등이 생긴다. M_SP/M_DC는 0.03 이상인 것이 바람직하고, 0.05 이상 0.07 미만인 것이 보다 바람직하다.

본 발명의 착색 조성물에 포함되는 중합성 모노머의 이중결합 당량은 120~350인 것이 바람직하고, 150~300인 것이 보다 바람직하다. 중합성 모노머의 이중결합 당량이 120보다 작은 경우에는 자외선 조사에 의해 도막 표면의 경화가 진행되고, 경화 도막에 크랙 등이 생기는 경우가 있다. 또 중합성 모노머의 이중결합 당량이 350보다 큰 경우에는 착색 조성물의 감도가 충분하지 않고, 자외선을 조사해도 도막이 경화되지 않는 경우가 있다.

중합성 모노머로서는 2-히드록시에틸아크릴레이트(용해도 파라미터(이하, SP라고 함):11.5, 이중결합 당량(이하, DC라고 함):116), 2-히드록시에틸메타아크릴레이트(SP:13.2, DC:130), 2-히드록시프로필아크릴레이트(SP:11.7, DC:130), 2-히드록시프로필메타아크릴레이트(SP:10.7, DC:143), 시클로헥실메타아크릴레이트(SP:9.3, DC:154), 시클로헥실메타아크릴레이트(SP:9.2, DC:168), 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트(SP:9.9, DC:151), 폴리에틸렌글리콜디메타아크릴레이트(SP:9.8, DC:165), 펜타에리트리톨트리아크릴레이트(SP:12.2, DC:99), 펜타에리트리톨트리메타아크릴레이트(SP:11.6, DC:113), 트리메틸올프로판트리아크릴레이트(SP:9.9, DC:100), 트리메틸올프로판트리메타아크릴레이트(SP:11.4, DC:113), 디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트(SP:10.8, DC:97), 디펜타에리트리톨헥사메타아크릴레이트(SP:10.4, DC:111), 트리시클로데카닐아크릴레이트(SP:11.6, DC:84), 트리시클로데카닐메타아크릴레이트(SP:11.0, DC:98), 멜라민아크릴레이트(SP:11.3, DC:149), 멜라민메타아크릴레이트(SP:10.9, DC:163), 에폭시아크릴레이트(SP:8.7, DC:295), 에폭시메타아크릴레이트(SP:8.6, DC:309) 등의 각종 아크릴산에스테르 및 메타크릴산에스테르, 아크릴산(SP:11.1, DC:72), 메타아크릴산(SP:10.7, DC:86), 스티렌(SP:7.9, DC:104), 아세트산비닐(SP:8.9, DC:86), 메타아크릴아미드(SP:14.2, DC:71), 메타아크릴아미드(SP:13.3, DC:85), N-히드록시메틸아크릴아 미드(SP:15.4, DC:101), N-히드록시메틸메타아크릴아미드(SP:14.5, DC:115), 아크릴로니트릴(SP:11.1, DC:53) 등을 예시할 수 있다. 상기 중합성 모노머의 탄소쇄의 일부가 카프롤락톤, 에틸렌옥사이드, 프로필렌옥사이드로 변성되어 있는 것도 사용할 수 있다.

중합성 모노머는 1종을 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.

본 발명에 있어서의 에틸렌성 불포화 이중결합을 가지는 투명 수지(이하, 광경화성 투명 수지라고 함)는 에틸렌성 불포화 이중결합을 가지고, 가시광 영역의 400~700nm의 전파장 영역에서 투과율이 바람직하게는 80% 이상, 보다 바람직하게는 95% 이상의 수지이다. 광경화성 투명 수지의 용해도 파라미터는 중합성 모노머와 마찬가지로 Fedors의 식에 의해 산출된다. 단, 광경화성 투명 수지의 경우에는 하기 식에 나타내는 그 수지를 구성하는 이론 모노머 조성(몰 비)으로부터 산출한다.

광경화성 투명 수지의 용해도 파라미터(P_SP)=Wta×SPa+Wtb×SPb+Wtc×SPc…

여기서,

Wta : 모노머 A의 몰 분율이며,

Wtb : 모노머 B의 몰 분율이며,

Wtc : 모노머 C의 몰 분율이며,

…

SPa : 모노머 A의 용해도 파라미터이며,

SPb : 모노머 B의 용해도 파라미터이며,

SPc : 모노머 C의 용해도 파라미터이며,

…

예를 들어 광경화성 투명 수지의 구성 모노머가 메타크릴산(분자량:86, 용해도 파라미터:10.7) 70중량%, 메틸메타크릴레이트(분자량:100, 용해도 파라미터:9.3) 30중량%의 경우, 그 수지의 용해도 파라미터는 (메타크릴산의 몰 분율)×(메타크릴산의 용해도 파라미터)+(메틸메타크릴레이트의 몰 분율)×(메틸메타크릴레이트의 용해도 파라미터)=(70/86)/(70/86+30/100)×10.7+(30/100)/(70/86+30/100)×9.3=10.32가 된다.

또 2종류 이상의 광경화성 투명 수지의 혼합물의 용해도 파라미터는 하기 식 :

P_SPmix=a_P1M_SPM1+a_P2M_SPM2+a_P3M_SPM3+…+a_PnM_SPMn

에 의해 산출된다.

여기서,

P_SPmix는 광경화성 투명 수지의 혼합물의 용해도 파라미터이며,

P_SPS1은 광경화성 투명 수지 1의 용해도 파라미터이며,

P_SPS2는 광경화성 투명 수지 2의 용해도 파라미터이며,

P_SPS3은 광경화성 투명 수지 3의 용해도 파라미터이며,

…

M_SPSn은 광경화성 투명 수지 n의 용해도 파라미터이며,

a_P1은 광경화성 투명 수지의 혼합물 중의 광경화성 투명 수지 1의 중량 분율이며,

a_P2는 광경화성 투명 수지의 혼합물 중의 광경화성 투명 수지 2의 중량 분율이며,

a_P3은 광경화성 투명 수지의 혼합물 중의 광경화성 투명 수지 3의 중량 분율이며,

…

a_Pn은 광경화성 투명 수지의 혼합물 중의 광경화성 투명 수지 n의 중량 분율이다.

또 광경화성 투명 수지의 이중결합 당량은 하기 식 :

<광경화성 투명 수지의 이중결합 당량> = <광경화성 투명 수지의 중량 평균 분자량>/<광경화성 투명 수지 1분자 중의 이중결합의 수>

에 의해 산출되는 것이며, 광경화성 투명 수지 1분자 중에 포함되는 이중결합량의 척도가 된다. 동일한 분자량의 광경화성 투명 수지이면 이중결합 당량의 수치가 작을수록 이중결합의 양이 많다.

2종류 이상의 광경화성 투명 수지의 혼합물의 이중결합 당량은 하기 식 :

P_DCmix=a_P1P_DCP1+a_P2P_DCP2+a_P3P_DCP3+…+a_PnP_DCPn

에 의해 산출된다.

여기서,

P_DCmix는 광경화성 투명 수지의 혼합물의 이중결합 당량이며,

P_DCP1은 광경화성 투명 수지 1의 이중결합 당량이며,

P_DCP2는 광경화성 투명 수지 2의 이중결합 당량이며,

P_DCP3은 광경화성 투명 수지 3의 이중결합 당량이며,

…

P_DCPn은 광경화성 투명 수지 n의 이중결합 당량이며,

…

광경화성 투명 수지의 이중결합 당량(P_DC)에 대한 광경화성 투명 수지의 용해도 파라미터(P_SP)의 비(P_SP/P_DC)가 0.012 이하가 되는 경우에는 착색 조성물의 광경화성이 저하되어, 자외선을 조사해도 도막이 충분히 경화되지 않는다. P_SP/P_DC는 0.05 이하인 것이 바람직하고, 0.015 이상 0.045 이하인 것이 보다 바람직하다.

본 발명의 착색 조성물에 포함되는 광경화성 투명 수지의 이중결합 당량은 200~800인 것이 바람직하고, 300~700인 것이 보다 바람직하다. 광경화성 투명 수지의 이중결합 당량이 200보다 작은 경우에는 자외선 조사에 의해 도막 표면의 경화가 진행되고, 경화 도막에 크랙 등이 생기는 경우가 있다. 또 광경화성 투명 수지의 이중결합 당량이 800보다 큰 경우에는 충분한 착색 조성물의 감도가 얻어지지 않고, 자외선을 조사해도 도막이 충분히 경화되지 않는다.

광경화성 투명 수지로서는 수산기, 카르복실기, 아미노기 등의 반응성의 치환기를 가지는 선상 고분자에 이소시아네이트기, 알데히드기, 에폭시기 등의 반응성 치환기를 가지는 (메타)아크릴 화합물이나 신남산을 반응시켜, (메타)아크릴로일기, 스티릴기 등의 광가교성기를 이 선상 고분자에 도입한 수지가 사용된다. 또 스티렌-무수말레산 공중합물이나 α-올레핀-무수말레산 공중합물 등의 산무수물을 포함하는 선상 고분자를 히드록시알킬(메타)아크릴레이트 등의 수산기를 가지는 (메타)아크릴 화합물에 의해 하프 에스테르화한 것도 사용된다.

광경화성 투명 수지는 1종을 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.

본 발명의 착색 조성물에 있어서, 상기 중합성 모노머의 함유량은 광경화성 투명 수지의 중량의 30~150%이며, 그리고 50~100%인 것이 바람직하다. 본 발명의 착색 조성물에서는 중합성 모노머가 경화 주체의 역할을 하고, 광경화성 투명 수지가 경화 보조의 역할을 한다. 광경화성 투명 수지 자체는 중합성 모노머와 비교하여 광경화에 대한 영향이 작은 한편, 중합성 모노머는 광으로 그 자체가 경화되기 때문에 그 양을 상기한 바와 같이 규정하고 있다. 광경화성 투명 수지와 중합성 모노머는 균형 있게 포함되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 착색 조성물을 사용하여 형성된 도막에 자외선을 조사하면, 광경화성 투명 수지가 가지는 에틸렌성 불포화 이중결합을 기점으로 하여, 중합성 모노머의 중합이 촉진되고, 자외선을 조사한 부분의 도막 전체가 경화 불량을 일으키지 않고 충분히 경화된다. 중합성 모노머의 양이 상기 광경화성 투명 수지의 중량의 150%를 넘는 경우에는 중합성 모노머의 중합의 기점이 되는 광경화성 투명 수지가 적어, 충분히 중합성 모노머가 경화되지 않기 때문에 바람직하지 않다. 또 30% 미만인 경우에는 중합성 모노머는 충분히 경화되지만, 중합성 모노머의 절대량이 줄어들어 버려, 도막의 경화가 불충분해져 버리기 때문에 바람직하지 않다.

광경화성 투명 수지는 착색료 100중량부에 대해서 30~700중량부, 바람직하게는 60~450중량부의 양으로 사용할 수 있다.

본 발명의 착색 조성물에 포함되는 착색료로서는 유기 또는 무기의 안료를 단독으로 또는 2종류 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 안료 중에서는 발색성이 높고, 또한 내열성이 높은 안료, 특히 내열분해성이 높은 안료가 바람직하고, 통상은 유기 안료가 사용된다.

이하에 본 발명의 착색 조성물에 바람직하게 사용할 수 있는 유기 안료의 구체예를 컬러 인덱스(C.I.) 번호로 나타낸다.

적색 필터 세그먼트를 형성하기 위한 적색 착색 조성물에는 예를 들어 C.I. Pigment Red 7, 9, 14, 41, 48:1, 48:2, 48:3, 48:4, 81:1, 81:2, 81:3, 97, 122, 123, 146, 149, 168, 177, 178, 180, 184, 185, 187, 192, 200, 202, 208, 210, 215, 216, 217, 220, 223, 224, 226, 227, 228, 240, 246, 254, 255, 264, 272 등의 적색 안료를 사용할 수 있다. 적색 착색 조성물에는 황색 안료, 오렌지 안료를 병용할 수 있다.

옐로우색 필터 세그먼트를 형성하기 위한 옐로우색 착색 조성물에는 예를 들어 C.I. Pigment Yellow 1, 2, 3, 4, 5, 6, 10, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 20, 24, 31, 32, 34, 35, 35:1, 36, 36:1, 37, 37:1, 40, 42, 43, 53, 55, 60, 61, 62, 63, 65, 73, 74, 77, 81, 83, 86, 93, 94, 95, 97, 98, 100, 101, 104, 106, 108, 109, 110, 113, 114, 115, 116, 117, 118, 119, 120, 123, 125, 126, 127, 128, 129, 137, 138, 139, 147, 148, 150, 151, 152, 153, 154, 155, 156, 161, 162, 164, 166, 167, 168, 169, 170, 171, 172, 173, 174, 175, 176, 177, 179, 180, 181, 182, 185, 187, 188, 193, 194, 199 등의 황색 안료를 사용할 수 있다.

오렌지색 필터 세그먼트를 형성하기 위한 오렌지색 착색 조성물에는 예를 들어 C.I. Pigment orange 36, 43, 51, 55, 59, 61 등의 오렌지색 안료를 사용할 수 있다.

녹색 필터 세그먼트를 형성하기 위한 녹색 착색 조성물에는 예를 들어 C.I. Pigment Green 7, 10, 36, 37 등의 녹색 안료를 사용할 수 있다. 녹색 착색 조성물에는 황색 안료를 병용할 수 있다.

청색 필터 세그먼트를 형성하기 위한 청색 착색 조성물에는 예를 들어 C.I. Pigment Blue 15, 15:1, 15:2, 15:3, 15:4, 15:6, 16, 22, 60, 64 등의 청색 안료를 사용할 수 있다. 청색 착색 조성물에는 C.I. Pigment Violet 1, 19, 23, 27, 29, 30, 32, 37, 40, 42, 50 등의 자색 안료를 병용할 수 있다.

시안색 필터 세그먼트를 형성하기 위한 시안색 착색 조성물에는 예를 들어 C.I. Pigment Blue 15:1, 15:2, 15:4, 15:3, 15:6, 16, 81 등의 청색 안료를 사용할 수 있다.

마젠타색 필터 세그먼트를 형성하기 위한 마젠타색 착색 조성물에는 예를 들어 C.I. Pigment Violet 1, 19, C.I. Pigment Red 144, 146, 177, 169, 81 등의 자색 안료 및 적색 안료를 사용할 수 있다. 마젠타색 착색 조성물에는 황색 안료를 병용할 수 있다.

또 무기 안료로서는 황산바륨, 아연화, 황산납, 황색납, 아연황, 벵갈라(적색 산화철(III)), 카드뮴 레드, 군청, 감청, 산화크롬 그린, 코발트 그린, 엄버, 티탄 블랙, 합성철 블랙, 산화티탄, 4산화철 등의 금속산화물분이나, 금속황화물분이나, 금속분 등을 들 수 있다. 무기 안료는 채도와 명도의 균형을 취하면서 양호한 도포성, 감도, 현상성 등을 확보하기 위해서 유기 안료와 조합시켜서 사용된다.

본 발명의 착색 조성물에는 조색을 위해 내열성을 저하시키지 않는 범위 내 에서 염료를 함유시킬 수 있다.

본 발명의 착색 조성물에 포함되는 유기 용제로서는 2-헵탄온, 4-헵탄온, 시클로헥산온, 아세트산n-부틸, 아세트산이소부틸, 아세트산이소아밀, 아세트산n-아밀, 메틸이소부틸케톤, n-부틸알코올, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜디에틸에테르, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노프로필에테르, 에틸렌글리콜모노이소프로필에테르, 에틸렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노에틸에테르, 프로필렌글리콜모노프로필에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, N,N-디메틸포름아미드, 1,2,3-트리클로로프로판, o-클로로톨루엔, o-크실렌, m-크실렌, 3-메톡시-3-메틸-1-부탄올, 1,3-부탄디올, 3-메틸-1,3-부탄디올, 2-메틸-1,3-프로판디올, 디이소부틸케톤, 에틸렌글리콜모노부틸에테르, 에틸렌글리콜모노헥실에테르, 에틸렌글리콜모노부틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜디부틸에테르, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르, 디에틸렌글리콜디에틸에테르, 디에틸렌글리콜모노이소프로필에테르, 프로필렌글리콜모노부틸에테르, 프로필렌글리콜디아세테이트, 디프로필렌글리콜모노메틸에테르, 디프로필렌글리콜모노에틸에테르, 디프로필렌글리콜모노프로필에테르, 디프로필렌글리콜디메틸에테르, 트리프로필렌글리콜모노메틸에테르, 3-에톡시프로피온산에틸, 3-메톡시부틸아세테이트, 3-메톡시-3-메틸부틸아세테이트, γ-부틸올락톤, N,N-디메틸아세토아미드, N-메틸피롤리돈, p-클로로톨루엔, o-디에틸벤젠, m-디에틸벤젠, p-디에틸벤젠, o-디클로로벤젠, m-디클 로로벤젠, n-부틸벤젠, sec-부틸벤젠, tert-부틸벤젠, 시클로헥산올, 메틸시클로헥산올 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용된다. 유기 용제는 착색 조성물 중의 착색료 100중량부에 대해서 800~4000중량부, 바람직하게는 1000~2500중량부의 양으로 사용할 수 있다.

본 발명의 착색 조성물에는 광중합 개시제가 첨가된다.

광중합 개시제로서는, 4-페녹시디클로로아세토페논, 4-t-부틸-디클로로아세토페논, 디에톡시아세토페논, 1-(4-이소프로필페닐)-2-히드록시-2-메틸프로판-1-온, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤, 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모르포리노페닐)-부탄-1-온 등의 아세토페논계 광중합 개시제, 벤조인, 벤조인메틸에테르, 벤조인에틸에테르, 벤조인이소프로필에테르, 벤질디메틸케탈 등의 벤조인계 광중합 개시제, 벤조페논, 벤조일벤조산, 벤조일벤조산메틸, 4-페닐벤조페논, 히드록시벤조페논, 아크릴화벤조페논, 4-벤조일-4'-메틸디페닐설파이드 등의 벤조페논계 광중합 개시제, 티옥산톤, 2-클로르티옥산톤, 2-메틸티옥산톤, 이소프로필티옥산톤, 2,4-디이소프로필티옥산톤 등의 티옥산톤계 광중합 개시제, 2,4,6-트리클로로-s-트리아진, 2-페닐-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-(p-메톡시페닐)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-(p-톨릴)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-피페닐-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-스티릴-s-트리아진, 2-(나프토-1-일)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-(4-메톡시-나프토-1-일)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2,4-트리클로로메틸-(피페로닐)-6-트리아진, 2,4-트리클로로메틸(4'-메톡시스티릴)-6-트리아진 등의 트리아진 계 광중합 개시제, 보레이트계 광중합 개시제, 카르바졸계 광중합 개시제, 이미다졸계 광중합 개시제 등이 사용된다. 광중합 개시제는 착색 조성물 중의 착색료 100중량부에 대해서 5~200중량부, 바람직하게는 10~150중량부의 양으로 사용할 수 있다.

상기 광중합 개시제는 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있지만, 증감제로서 α-아실록심에스테르, 아실포스핀옥사이드, 메틸페닐글리옥실레이트, 벤질, 9,10-페난트렌퀴논, 캠퍼퀴논, 에틸안트라퀴논, 4,4'-디에틸이소프탈로페논, 3,3',4,4'-테트라(t-부틸퍼옥시카르보닐)벤조페논, 4,4'-디에틸아미노벤조페논 등의 화합물을 병용할 수도 있다. 증감제는 착색 조성물 중의 광중합 개시제 100중량부에 대해서 0.1~60중량부의 양으로 사용할 수 있다.

본 발명의 착색 조성물은 1종 또는 2종 이상의 착색료를 상기 중합성 모노머 및 광중합 개시제와 함께 상기 광경화성 투명 수지 및 유기 용제 중에 3본 롤밀, 2본 롤밀, 샌드밀, 니더, 아트라이터 등의 각종 분산 수단을 사용하여 미세하게 분산하여 제조할 수 있다. 또 2종 이상의 착색료를 포함하는 착색 조성물은 각 착색료를 따로 따로 상기 광경화성 투명 수지 및 유기 용제 중에 미세하게 분산한 것을 혼합하여 제조할 수도 있다. 착색료로서 안료를 상기 광경화성 투명 수지 및 유기 용제 중에 분산할 때에는 적당히 수지형 안료분산제, 계면활성제, 안료유도체 등의 분산 조제를 함유시킬 수 있다. 분산 조제는 안료의 분산에 우수하고, 분산 후의 안료의 재응집을 방지하는 효과가 크므로, 분산 조제를 사용하여 안료를 상기 광경화성 투명 수지 및 유기 용제 중에 분산하여 이루어지는 착색 조성물을 사용한 경 우에는 투명성이 우수한 컬러필터가 얻어진다.

수지형 안료분산제로서는 안료에 흡착하는 성질을 가지는 안료 친화성 부위와, 안료담체와 상용성이 있는 부위를 가지고, 안료에 흡착하여 안료의 안료담체에 대한 분산을 안정화하는 작용을 하는 것이다. 수지형 안료분산제로서 구체적으로는 폴리우레탄, 폴리아크릴레이트 등의 폴리카르복실산에스테르, 불포화폴리아미드, 폴리카르복실산, 폴리카르복실산(부분)아민염, 폴리카르복실산암모늄염, 폴리카르복실산알킬아민염, 폴리실록산, 장쇄 폴리아미노아마이드인산염, 수산기 함유 폴리카르복실산에스테르나, 이들의 변성물, 폴리(저급 알킬렌이민)와 유리의 카르복실기를 가지는 폴리에스테르의 반응에 의해 형성된 아미드나 그 염 등의 유성 분산제, (메타)아크릴산-스티렌 공중합체, (메타)아크릴산-(메타)아크릴산에스테르 공중합체, 스티렌-말레산 공중합체, 폴리비닐알코올, 폴리비닐피롤리돈 등의 수용성 수지나 수용성 고분자 화합물, 폴리에스테르계, 변성 폴리아크릴레이트계, 에틸렌옥사이드/프로필렌옥사이드 부가 화합물, 인산에스테르계 등이 사용되고, 이들은 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.

계면활성제로서는 폴리옥시에틸렌알킬에테르황산염, 도데실벤젠술폰산나트륨, 스티렌-아크릴산 공중합체의 알칼리염, 알킬나프탈린술폰산나트륨, 알킬디페닐에테르디술폰산나트륨, 라우릴황산모노에탄올아민, 라우릴황산트리에탄올아민, 라우릴황산암모늄, 스테아르산모노에탄올아민, 스테아르산나트륨, 라우릴황산나트륨, 스티렌-아크릴산 공중합체의 모노에탄올아민, 폴리옥시에틸렌알킬에테르인산에스테르 등의 음이온성 계면활성제; 폴리옥시에틸렌올레일에테르, 폴리옥시에틸렌라우릴 에테르, 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르, 폴리옥시에틸렌알킬에테르인산에스테르, 폴리옥시에틸렌소르비탄모노스테아레이트, 폴리에틸렌글리콜모노라우레이트 등의 비이온성 계면활성제; 알킬 4급 암모늄염이나 그들의 에틸렌옥사이드 부가물 등의 양이온성 계면활성제; 알킬디메틸아미노아세트산베타인 등의 알킬베타인, 알킬이미다졸린 등의 양성 계면활성제를 들 수 있고, 이들은 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.

안료유도체는 유기 안료에 치환기를 도입한 화합물이며, 유기 안료에는 일반적으로 안료라고 불리지는 않는 나프탈렌계, 안트라퀴논계 등의 담황색의 방향족 다환 화합물도 포함된다. 안료유도체로서는 일본 특허 공개 소 63-305173호 공보, 일본 특허 공고 소 57-15620호 공보, 일본 특허 공고 소 59-40172호 공보, 일본 특허 공고 소 63-17102호 공보, 일본 특허 공고 평 5-9469호 공보 등에 기재되어 있는 것을 사용할 수 있고, 이들은 단독으로 또는 2종류 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.

상기 분산 조제는 착색료 100중량부에 대해서 0.1~40중량부, 바람직하게는 0.1~30중량부의 양으로 사용할 수 있다.

본 발명의 착색 조성물에는 현상액에 대한 용해성이나 내성을 컨트롤하기 위해 비감광성 투명 수지를 함유시킬 수 있다. 비감광성 투명 수지는 에틸렌성 불포화 이중결합을 가지지 않는 가시광 영역의 400~700nm의 전파장 영역에서 투과율이 바람직하게는 80% 이상, 보다 바람직하게는 95% 이상의 투명 수지이다. 이와 같은 비감광성 투명 수지에는 열가소성 수지 및 열경화성 수지가 포함되고, 이들을 단독 으로 또는 2종류 이상 혼합하여 사용할 수 있다.

비감광성 열가소성 수지로서는 예를 들어 부티랄 수지, 스티렌―말레산 공중합체, 염소화폴리에틸렌, 염소화폴리프로필렌, 폴리염화비닐, 염화비닐-아세트산비닐 공중합체, 폴리아세트산비닐, 폴리우레탄계 수지, 폴리에스테르 수지, 아크릴계 수지, 알키드 수지, 스티렌 수지, 폴리아미드 수지, 고무계 수지, 환화 고무계 수지, 셀룰로오스류, 폴리부타디엔, 폴리이미드 수지 등을 들 수 있다. 또 비감광성 열경화성 수지로서는 예를 들어 에폭시 수지, 벤조구아나민 수지, 로진 변성 말레산 수지, 로진 변성 푸마르산 수지, 멜라민 수지, 요소 수지, 페놀 수지 등을 들 수 있다.

비감광성 열가소성 수지는 착색료 100중량부에 대해서 10~1000중량부, 바람직하게는 50~800중량부의 양으로 사용할 수 있다.

또 본 발명의 착색 조성물에는 조성물의 경시 점도를 안정화시키기 위해서 저장안정제를 함유시킬 수 있다. 저장안정제로서는 예를 들어 하이드로퀴논, 메틸하이드로퀴논, 2,5-디-tert-부틸하이드로퀴논, tert-부틸하이드로퀴논, tert-부틸-β-벤조퀴논, tert-부틸하이드로퀴논, 2,5-디페닐-p-벤조퀴논 등의 하이드로퀴논계 화합물, 벤질트리메틸클로라이드, 디에틸히드록시아민 등의 4급 암모늄클로라이드, 락트산, 옥살산 등의 유기산 및 그 메틸에테르, 트리부틸포스핀, 트리옥틸포스핀, 트리시클로헥실포스핀, 트리페닐포스핀, 트리벤질포스핀 등의 포스핀 화합물, 트리옥틸포스핀옥사이드, 트리페닐포스핀옥사이드 등의 포스핀옥사이드 화합물, 트리페닐포스파이트, 트리스노닐페닐포스파이트 등의 포스파이트 화합물, t-부틸피로카테 콜 등을 들 수 있다. 저장안정제는 착색 조성물 중의 착색료 100중량부에 대해서 0.1~10중량부의 양으로 사용할 수 있다.

또 기판과의 밀착성을 높이기 위해서 실란커플링제 등의 밀착향상제를 함유시킬 수도 있다.

실란커플링제로서는 비닐트리스(β-메톡시에톡시)실란, 비닐에톡시실란, 비닐트리메톡시실란 등의 비닐실란류, γ-메타크릴록시프로필트리메톡시실란 등의 (메타)아크릴실란류, β-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, β-(3,4-에폭시시클로헥실)메틸트리메톡시실란, β-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리에톡시실란, β-(3,4-에폭시시클로헥실)메틸트리에톡시실란, γ-글리시독시프로필트리메톡시실란, γ-글리시독시프로필트리에톡시실란 등의 에폭시실란류, N-β(아미노에틸)γ-아미노프로필트리메톡시실란, N-β(아미노에틸)γ-아미노프로필트리에톡시실란, N-β(아미노에틸)γ-아미노프로필메틸디에톡시실란, γ-아미노프로필트리에톡시실란, γ-아미노프로필트리메톡시실란, N-페닐-γ-아미노프로필트리메톡시실란, N-페닐-γ-아미노프로필트리에톡시실란 등의 아미노실란류, γ-메르캅토프로필트리메톡시실란, γ-메르캅토프로필트리에톡시실란 등의 티오실란류 등을 들 수 있다. 실란커플링제는 컬러필터용 착색 조성물 중의 착색료 100중량부에 대해서 0.01~10중량부, 바람직하게는 0.05~5중량부의 양으로 사용할 수 있다.

본 발명의 착색 조성물은 원심 분리, 소결 필터, 멤브레인 필터 등의 수단으로 5μm 이상의 조대 입자, 바람직하게는 1μm 이상의 조대 입자, 더욱 바람직하게는 0.5μm 이상의 조대 입자 및 혼입한 먼지의 제거를 행하는 것이 바람직하다.

또 본 발명의 착색 조성물은 도포 불균일을 발생시키지 않고, 균일한 도막을 얻기 위해서 25℃에서 E형 점도계를 사용하여 회전수 20rpm으로 측정한 점도가 10mPa·s 이하가 되도록 조정하는 것이 바람직하고, 1mPa·s 이상 8mPa·s 이하가 되도록 조정하는 것이 보다 바람직하다.

본 발명의 착색 조성물은 용제 현상형 또는 알칼리 현상형 착색 레지스트재의 형태로 조제할 수 있다.

다음에 본 발명의 착색 조성물로부터 형성되는 필터 세그먼트를 구비하는 컬러필터에 대해 설명한다.

컬러필터는 투명 또는 반사 기판 상에 R(적), G(녹), B(청), Y(옐로우), M(마젠타), C(시안)로부터 선택되는 적어도 2색의 필터 세그먼트가 형성된 것이다. 각 색의 필터 세그먼트는 포토리소그래피법에 의해 본 발명의 착색 조성물을 사용하여 형성할 수 있다.

투명 기판으로서는 유리판이나 폴리카보네이트, 폴리메타크릴산메틸, 폴리에틸렌테레프탈레이트 등의 수지판이 사용된다.

반사 기판으로서는 실리콘이나 상기한 투명 기판 상에 알루미늄, 은, 은/구리/팔라듐 합금 박막 등을 형성한 것이 사용된다.

포토리소그래피법에 의해 각 색 필터 세그먼트를 형성하는 경우에는 상기 용제 현상형 또는 알칼리 현상형 착색 레지스트로서 조제한 착색 조성물을 기판 상에 스프레이 코트나 스핀 코트, 슬릿 코트, 롤 코트 등의 도포 방법에 의해 건조 막두께가 0.2~5μm가 되도록 도포한다. 필요에 따라 건조된 막에는 이 막과 접촉 또는 비접촉 상태로 설치된 소정의 패턴을 가지는 마스크를 통과시켜 자외선 노광을 한다. 그 후에 용제 또는 알칼리 현상액에 침지하거나 혹은 스프레이 등에 의해 현상액을 분무하여 미경화부를 제거하여 원하는 패턴을 형성한 후, 마찬가지의 조작을 다른 색에 대해서 반복하여 컬러필터를 제조할 수 있다. 또한 착색 레지스트의 중합을 촉진시키기 위해서 필요에 따라서 가열을 시행할 수도 있다. 포토리소그래피법에 의하면 인쇄법보다 정밀도가 높은 컬러필터를 제조할 수 있다.

현상 처리 방법으로서는 샤워 현상법, 스프레이 현상법, 딥(침지) 현상법, 퍼들(액막 형성) 현상법 등을 적용할 수 있다.

또한 자외선 노광 감도를 높이기 위해서 상기 착색 레지스트재를 도포 건조 후, 수용성 또는 알칼리 가용성 수지, 예를 들어 폴리비닐알코올이나 수용성 아크릴 수지 등을 도포 건조하고, 산소에 의한 중합 저해를 방지하는 막을 형성한 후, 자외선 노광을 할 수도 있다.

이하에 실시예에 의해 본 발명을 보다 상세하게 설명하는데, 이하의 실시예는 본 발명의 권리 범위를 전혀 제한하는 것은 아니다. 또한 실시예에서의 「부」는 「중량부」를 나타낸다.

(합성예 1)

반응 용기에 시클로헥산온 560부를 넣고, 용기에 질소 가스를 주입하면서 80℃로 가열하고, 동 온도에서 메타크릴산 34.0부, 메틸메타크릴레이트 23.0부, n-부틸메타크릴레이트 45.0부, 글리세롤모노메타크릴레이트 47.0부 및 2,2'-아조비스이 소부틸로니트릴 4.0부의 혼합물을 1시간에 걸쳐서 적하하여 중합 반응을 시켰다.

적하 종료 후, 추가로 80℃에서 3시간 반응시킨 후, 아조비스이소부틸로니트릴 1.0부를 시클로헥산온 55부에 용해시킨 것을 첨가하고, 추가로 80℃에서 1시간 반응을 계속하여 공중합체 용액을 얻었다.

다음에 얻어진 공중합체 용액 338부에 대해서 2-메타크로일에틸이소시아네이트 32.0부, 라우르산디부틸주석 0.4부 및 시클로헥산온 120.0부의 혼합물을 70℃에서 3시간에 걸쳐서 적하했다.

실온까지 냉각한 후, 얻어진 광경화성 투명 수지용액 약2g을 샘플링하여 180℃, 20분 가열 건조시켜 불휘발분을 측정하고, 그 측정값에 기초하여 앞서 합성한 광경화성 투명 수지용액에 불휘발분이 20중량%가 되도록 시클로헥산온을 첨가하여 광경화성 투명 수지용액 A를 조제했다. 얻어진 광경화성 투명 수지의 중량 평균 분자량은 20000, 이중결합 당량은 470, 용해도 파라미터는 11.0이었다.

(합성예 2)

반응 용기에 시클로헥산온 520부를 넣고, 용기에 질소 가스를 주입하면서 80℃로 가열하고, 동 온도에서 메타크릴산 7.0부, 메틸메타크릴레이트 7.0부, 2-히드록시에틸메타크릴레이트 63.0부, 글리세롤모노메타크릴레이트 66.0부 및 2,2'-아조비스이소부틸로니트릴 4.0부의 혼합물을 1시간에 걸쳐서 적하하여 중합 반응을 시켰다.

적하 종료 후, 추가로 80℃에서 3시간 반응시킨 후, 아조비스이소부틸로니트릴 1.0부를 시클로헥산온 70부에 용해시킨 것을 첨가하고, 추가로 80℃에서 1시간 반응을 계속하여 공중합체 용액을 얻었다.

다음에 얻어진 공중합체 용액 220부에 대해서 2-메타크로일에틸이소시아네이트 56.0부, 라우르산디부틸주석 0.4부 및 시클로헥산온 220.0부의 혼합물을 70℃에서 3시간에 걸쳐서 적하했다.

실온까지 냉각한 후, 합성예 1과 마찬가지로 하여 불휘발분이 20중량%가 되도록 시클로헥산온을 첨가하고, 광경화성 투명 수지용액 B를 조제했다. 얻어진 광경화성 투명 수지의 중량 평균 분자량은 20000, 이중결합 당량은 270, 용해도 파라미터는 11.0이었다.

(합성예 3)

반응 용기에 시클로헥산온 480부를 넣고, 용기에 질소 가스를 주입하면서 80℃로 가열하고, 동 온도에서 메타크릴산 32.0부, 메틸메타크릴레이트 24.0부, n-부틸메타크릴레이트 16.0부, 벤질메타크릴레이트 48.0부, 글리세롤모노메타크릴레이트 15.0부 및 2,2'-아조비스이소부틸로니트릴 4.0부의 혼합물을 1시간에 걸쳐서 적하하여 중합 반응을 시켰다.

적하 종료 후, 추가로 80℃에서 3시간 반응시킨 후, 아조비스이소부틸로니트릴 1.0부를 시클로헥산온 80부에 용해시킨 것을 첨가하고, 추가로 80℃에서 1시간 반응을 계속하여 공중합체 용액을 얻었다.

다음에 얻어진 공중합체 용액 445부에 대해서 2-메타크로일에틸이소시아네이트 14.0부, 라우르산디부틸주석 0.4부 및 시클로헥산온 55.0부의 혼합물을 70℃에서 3시간에 걸쳐서 적하했다.

실온까지 냉각한 후, 합성예 1과 마찬가지로 하여 불휘발분이 20중량%가 되도록 시클로헥산온을 첨가하고, 광경화성 투명 수지용액 C를 조제했다. 얻어진 광경화성 투명 수지의 중량 평균 분자량은 20000, 이중결합 당량은 1000, 용해도 파라미터는 10.8이었다.

(실시예 1)

하기 조성의 혼합물을 균일하게 교반 혼합한 후, 직경 1mm의 글래스 비즈를 사용하여, 샌드밀로 5시간 분산한 후, 5μm의 필터로 여과하여 구리 프탈로시아닌 분산체를 제작했다.

혼합물(구리 프탈로시아닌 분산체)의 조성 :

ε형 구리 프탈로시아닌 안료(C.I. Pigment Blue 15:6) 12.00부

(BASF제 「헬리오겐 블루 L-6700F」)

분산제(니혼루브리졸사제 「솔스퍼스 20000」) 2.40부

합성예 1에서 얻어진 광경화성 투명 수지용액 A 28.10부

시클로헥산온 57.50부

다음에 하기 조성의 혼합물을 균일해지도록 교반 혼합한 후, 1μm의 필터로 여과하여 청색 레지스트재로서 조정한 착색 조성물을 얻었다. 착색 조성물의 조성(착색 조성물 전체량을 100으로 한 중량비)을 표 2에 나타낸다.

혼합물(착색 조성물)의 조성 :

구리 프탈로시아닌 분산체 45.05부

합성예 1에서 얻어진 광경화성 투명 수지용액 A 18.05부

카프롤락톤 변성 트리메틸올프로판트리아크릴레이트 4.80부

광중합 개시제 2.50부

(치바·스페셜티·케미컬즈사제 「일가큐어 907」)

증감제(호도가야카가쿠사제 「EAB-F」) 0.20부

레벨링제 0.01부

(빅케미·재팬사제 「BYK-323」)

시클로헥산온 29.40부

(실시예 2~9 및 비교예 1~7)

안료, 분산제, 광경화성 투명 수지용액, 용제의 조성을 표 2에 나타내는 비율(안료 분산 전체량을 100으로 한 중량비)로 변경하고, 실시예 1과 마찬가지로 하여 각 색 안료 분산체를 얻었다.

계속해서 안료 분산체, 광경화성 투명 수지용액, 중합성 모노머, 광중합 개시제, 증감제, 유기 용제, 레벨링제의 조성을 표 3a, 3b에 나타내는 비율(착색 조성물 전체량을 100으로 한 중량비)로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 각 색 레지스트재로서 조정한 착색 조성물을 얻었다.

표 2에 있어서,

PB 15:6=ε형 구리 프탈로시아닌 안료(C.I. Pigment Blue 15:6)(BASF제 「헬리오겐 블루 L-6700F」);

PR 254=디케토피롤로피롤계 안료(C.I. Pigment Red 254)(치바·스페셜티·케미컬즈사제 「일가포 레드 B-CF」);

PR 177=안트라퀴논계 안료(C.I. Pigment Red 177)(치바·스페셜티·케미컬즈사제 「크로모프탈 레드 A2B」);

PY 199=안트라퀴논계 안료(C.I. Pigment Yellow 199)(치바·스페셜티·케미컬즈사제 「크로모프탈 옐로우 GT-AD」);

PG 36=할로겐화 구리 프탈로시아닌계 안료(C.I. Pigment Green 36)(토요잉키세이조사제 「리오놀 그린 6YK」);

PY 150=모노아조계 안료(C.I. Pigment Yellow 150)(랑세스사제 「판촌퍼스트옐로우 Y-5688」);

분산제=니혼루브리졸사제 「솔스퍼스 20000」;

수지 A=합성예 1에서 얻어진 광경화성 투명 수지용액 A;

수지 B=합성예 2에서 얻어진 광경화성 투명 수지용액 B;

수지 C=합성예 3에서 얻어진 광경화성 투명 수지용액 C

표 3a, 3b에 있어서,

모노머 A=카프롤락톤 변성 트리메틸올프로판트리아크릴레이트(다이셀사이테크사제 「Ebecryl 2047」, 용해도 파라미터:10.6, 이중결합 당량:201);

모노머 B=에틸렌옥사이드 변성 트리메틸올프로판트리아크릴레이트

(도아고세이사제 「아로닉스 M-350」, 용해도 파라미터:10.1, 이중결합 당량:143);

모노머 C=트리메틸올프로판트리아크릴레이트(신나카무라카가쿠사제 「NK 에스테르 A-TMPT」, 용해도 파라미터:10.5, 이중결합 당량:99);

수지 A=합성예 1에서 얻어진 광경화성 투명 수지용액 A;

수지 B=합성예 2에서 얻어진 광경화성 투명 수지용액 B;

수지 C=합성예 3에서 얻어진 광경화성 투명 수지용액 C;

광중합 개시제=치바·스페셜티·케미컬즈사제 「일가큐어 907」;

증감제=호도가야카가쿠 가부시키가이샤제 「EAB-F」;

레벨링제=빅케미·재팬사제 「BYK-323」.

실시예 1~9 및 비교예 1~7에서 얻어진 각 색 레지스트재를 100mm×100mm, 0.7mm두께의 유리 기판 상에 스핀 코터를 사용하여 도포하고, 두께 2.0μm의 도막을 형성했다. 다음에 70℃ 20분간의 프리 베이크를 한 후, 100mJ/cm²의 자외선 노광을 했다. 얻어진 광경화막의 분광 투과율을 현미 분광 광도계(올림푸스코우가쿠사제 「OSP-SP100」)를 사용하여 측정한 후, 0.25% 수산화나트륨 수용액에 침지했다. 2분간 침지한 후, 다시 현미 분광 광도계를 사용하여 분광 투과율을 측정하고, 색차(ΔEab)를 산출했다. 또 0.25% 수산화나트륨 수용액에 2분간 침지 후, 광학 현미경을 사용하여 현상 얼룩을 관찰하고, 4단계(◎:현상 얼룩을 관찰할 수 없음, ○:약간이지만 엷은 현상 얼룩이 보임, △:엷고 전체적으로 현상 얼룩이 보임, ×:진하고 전체적으로 현상 얼룩이 보임)로 평가했다. 결과를 표 4에 나타낸다.

실시예 1~6에서 얻어진 착색 조성물을 사용하여 형성된 경화 도막은 비교예 1~7에서 얻어진 착색 조성물을 사용하여 형성된 경화 도막에 비해 수산화나트륨 수용액의 침지 전후에서의 색차(ΔEab)가 작고, 현상 얼룩의 발생이 보이지 않는 양호한 결과였다.

또한 실시예 7~9에서 얻어진 착색 조성물을 사용하여 제작된 경화 도막은, 바람직한 범위에 가까운 배합량에서는, 색차(ΔEab)가 가장 바람직한 실시예 9에 비해 크고, 현상 얼룩의 발생도 실시예 9에 비해 약간 관찰된 결과가 되었다.

이상에서 서술한 바와 같이, 본 발명의 착색 조성물은 자외선 조사에 의해 충분히 경화되기 때문에, 본 발명의 착색 조성물을 사용하여 형성된 경화 도막은 알칼리 현상액에 대해서 충분한 내성을 발휘한다. 그 결과, 컬러필터가 구비하는 필터 세그먼트의 면내 색차가 없어져, 양호한 액정표시장치가 얻어진다. 양호한 액정표시장치를 안정적으로 얻는 것은 제조 라인의 불량률 저하에 따른 비용 절감이나 스루풋의 향상에 의해, 급성장에 의해 수요가 계속 증가하고 있는 액정표시장치 시장에 대응하기 위한 우수한 효과이다.

Claims

에틸렌성 불포화 이중결합을 가지는 중합성 모노머, 에틸렌성 불포화 이중결합을 가지는 투명 수지, 착색료 및 유기 용제를 함유하는 착색 조성물로서, 상기 중합성 모노머의 이중결합 당량(M_DC)에 대한 상기 중합성 모노머의 용해도 파라미터(M_SP)의 비(M_SP/M_DC)가 0.10 이하이며, 상기 투명 수지의 이중결합 당량(P_DC)에 대한 상기 투명 수지의 용해도 파라미터(P_SP)의 비(P_SP/P_DC)가 0.012 이상이며, 상기 중합성 모노머가 상기 투명 수지의 중량의 30~150%의 양으로 함유되어 있고,

상기 중합성 모노머가 카프롤락톤 변성 트리메틸올프로판트리아크릴레이트 또는 에틸렌옥사이드 변성 트리메틸올프로판트리아크릴레이트의 적어도 1종을 함유하는 것을 특징으로 하는 착색 조성물.
제 1 항에 있어서, 중합성 모노머의 이중결합 당량(M_DC)이 120~350인 것을 특징으로 하는 착색 조성물.
제 1 항에 있어서, 투명 수지의 이중결합 당량(P_DC)이 200~800인 것을 특징으로 하는 착색 조성물.
기판 상에 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 착색 조성물로부터 형성된 필터 세그먼트를 구비하는 것을 특징으로 하는 컬러필터.